Em um laboratório de ponta, um pesquisador rabisca uma fórmula química na superfície de vidro inteligente. Instantaneamente, com um comando digital, o "cientista" robótico capacitado por inteligência artificial (IA) começa a executar uma sequência de tarefas, incluindo a recuperação de materiais, adição de reagentes, iniciação de reações, monitoramento e testes, tudo com a facilidade e precisão de um especialista culinário preparando um prato.
Esse cenário vívido se desenrola dentro do laboratório automatizado de última geração na sede da XtalPi em Xangai. Lá, a IA está revolucionando o campo da descoberta de novos medicamentos, infundindo o processo com uma eficiência e inovação sem precedentes.
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A China está à beira de uma revolução industrial impulsionada cada vez mais pela pesquisa básica, onde a tecnologia de IA está emergindo rapidamente como um catalisador chave para o avanço das ciências de fronteira.
Nos últimos anos, a capacidade do aprendizado de máquina e o surgimento de tecnologias de IA generativa para lidar com desafios matemáticos complexos se combinaram para inaugurar uma abordagem transformadora para a investigação científica — IA para Ciência (AI4Science).
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Esse paradigma inovador está redefinindo os limites da pesquisa, permitindo uma exploração e descobertas mais profundas em várias disciplinas científicas.
No ano passado, o Ministério da Ciência e Tecnologia, juntamente com a Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, lançou um projeto para aproveitar o poder da IA no avanço da pesquisa científica de fronteira.
O projeto foi concebido para implantar modelos e algoritmos de IA sofisticados para promover avanços em estudos genéticos e estimular um progresso significativo no campo da reprodução biológica.
Novos Modelos
No início deste mês, o OpenLAM, um grande modelo de linguagem de código aberto chinês (LLM), introduziu um conjunto de sete soluções inovadoras de modelos voltados para enfrentar desafios complexos em áreas como desenvolvimento de ligas, pequenas moléculas farmacêuticas, tecnologia de baterias de estado sólido, semicondutores e supercondutividade de alta temperatura.
A tecnologia de IA também fez avanços significativos em melhorar a precisão e eficiência da previsão do tempo, revolucionando a forma como as pessoas preveem e se preparam para eventos meteorológicos.
Uma equipe de Xangai desenvolveu um sistema de previsão do tempo com IA chamado FengWu, baseado em uma arquitetura de aprendizado profundo multi-modelo e multi-tarefa, capaz de gerar resultados de previsão meteorológica global de alta precisão para os próximos 10 dias em apenas 30 segundos.
Comparado com modelos físicos tradicionais, o FengWu reduz a taxa de erro em 19,4% e estende o alcance da previsão para 10,75 dias com base em dados de reanálise, de acordo com o Laboratório de Inteligência Artificial de Xangai, um dos seus desenvolvedores.
"O modelo FengWu exemplifica o potencial transformador da IA no âmbito das ciências da Terra e além", disse Ouyang Wanli, o cientista líder do laboratório.
Pangu Weather, outro modelo de ponta desenvolvido pela Huawei, também está se destacando no campo da meteorologia com suas previsões precisas do tempo.
Sua precisão preditiva, variando de uma hora a sete dias, superou a de vários centros meteorológicos na Europa e nos Estados Unidos para esses mesmos períodos.
De acordo com o Observatório Central de Meteorologia da China, o modelo mostrou um desempenho impressionante na previsão da trajetória do Tufão Mawar em junho de 2023 e foi utilizado com sucesso na previsão do Tufão Doksuri no ano passado.
Além disso, nas vastas extensões do universo além do nosso planeta, a IA está demonstrando suas capacidades, contribuindo para nossa compreensão e exploração do cosmos.
Em uma colaboração pioneira com os Observatórios Astronômicos Nacionais, a Tencent, gigante da tecnologia chinesa, está liderando uma iniciativa de exploração estelar que utiliza IA para aumentar a eficiência das buscas por pulsares conduzidas pelo Telescópio Esférico de Abertura de Quinhentos Metros da China (FAST).
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Essa abordagem assistida por IA pode concluir o processamento de dados em três dias, algo que levaria um ano usando métodos tradicionais. A iniciativa já detectou duas rajadas rápidas de rádio através do processamento de dados de levantamentos celestes, contribuindo para estudos que visam aprofundar nossa compreensão das origens do universo.
Nova descoberta
Uma equipe de pesquisa na cidade costeira de Yantai, no leste da China, treinou com sucesso um sistema de inteligência artificial para a triagem de catalisadores. De um vasto conjunto de mais de 14 mil candidatos potenciais, eles identificaram quatro fórmulas moleculares que produziram resultados altamente satisfatórios.
"Usando abordagens convencionais, um analista experiente poderia realizar aproximadamente 20 experimentos anualmente. Para explorar uma gama tão vasta de candidatos, seriam necessários os esforços de 20 analistas ao longo de 35 anos. No entanto, com a adoção da IA, esse extenso empreendimento foi concluído em apenas seis meses", disse Liao Zengtai, presidente da Wanhua Chemical.
O fornecedor químico se destaca como uma empresa pioneira que dominou a tecnologia de fabricação abrangente em toda a cadeia de produção do náilon 12, um polímero com excelentes propriedades mecânicas e de resistência à corrosão.
Outra equipe do Instituto de Biotecnologia Industrial de Tianjin, sob a Academia Chinesa de Ciências, utilizou algoritmos de IA para projetar um novo tipo de enzima chamada citocromo P450, conhecido como um "catalisador universal" no campo da biotecnologia industrial.
A capacidade catalítica dessa enzima teve um aumento de 1,3 a 3,5 vezes, de acordo com os pesquisadores.
"As tecnologias de IA são fundamentais para a otimização inteligente de vias de síntese química, permitindo assim a automação dos procedimentos de laboratório e acelerando a descoberta de novos materiais através de sofisticadas triagens de alto rendimento", disse Yang Jinlong, professor da Universidade de Ciência e Tecnologia da China.
Baterias de lítio
Zhang Linfeng, presidente do Instituto AI for Science em Pequim, citou um exemplo do crescimento enigmático dos dendritos de lítio, que podem tornar as baterias de lítio inoperantes e permanecem um quebra-cabeça não resolvido.
Isso se deve em grande parte às limitações das técnicas convencionais em capturar as rápidas transformações em escala de milissegundos envolvendo centenas de milhares de átomos, de acordo com Zhang.
A equipe de Zhang e cientistas da Universidade de Pequim trabalharam com a CATL, maior fabricante de baterias de íon-lítio automotivas da China, para desenvolver novos materiais para baterias.
"O uso de IA, particularmente grandes modelos de linguagem, oferece um caminho promissor para alcançar precisão e eficiência neste domínio desafiador", explicou Zhang.
Zhang também é fundador da DP Technology, uma startup baseada em Pequim que utiliza IA para modelagem molecular, oferecendo design industrial em diversos setores, incluindo biofármacos, energia renovável e engenharia química.
A DP Technology foi listada no ranking AI 100 da CB Insight em 2024. Isso exemplifica a mudança significativa do AI4Science da China dos laboratórios de pesquisa para o mercado mais amplo, emergindo como uma oportunidade de investimento altamente procurada.
A MindRank, uma empresa de biotecnologia baseada em Hangzhou, utilizou sua própria ferramenta de descoberta de medicamentos com IA para desenvolver uma medicação de pequena molécula. A ferramenta de IA ajudou a equipe de pesquisa a identificar um candidato pré-clínico entre quase 100 moléculas em apenas oito meses.
O medicamento MDR-001 agora recebeu aprovações para ensaios clínicos tanto na China quanto nos Estados Unidos, visando condições como obesidade e diabetes tipo 2.
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AI4Science está prestes a exercer uma influência profunda e duradoura no campo das ciências básicas, com efeitos em cascata que se estendem para inovações tecnológicas subsequentes e para o setor de manufatura inteligente, de acordo com um relatório da Crystal Stream Capital, um investidor de capital de risco com sede em Pequim.
"AI4Science tem um enorme potencial e transformará de forma abrangente o processo desde a pesquisa científica até a aplicação industrial.Representa a melhor oportunidade na história da inovação científica e tecnológica da China", disse E Weinan, professor da Universidade de Pequim.
Com informações da Xinhua